气垫悬浮技术在平板玻璃成形中的应用及研究

悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等。其中，气流悬浮技术也叫气体悬浮、气垫悬浮、气悬浮技术，就是采用流动气流提供的浮力克服重力形成的气垫使一定的物体悬浮的技术。玻璃行业最早使用气垫悬浮技术是切割玻璃气垫桌，以减小玻璃与毡面摩擦，顺易移动玻璃。目前，利用气垫悬浮的超薄玻璃钢化技术亦得到较为普遍的使用。本文就气垫悬浮技术在平板玻璃成形中的应用及研究做简要论述。气垫悬浮成形技术工艺原理：日本旭硝子公司人员使用的气垫气体为蒸气，所以称为“蒸气浮法工艺”，其原理大致是：高温的玻璃液流到含水的亲水性多孔材料制成的托板上，瞬间使多孔材料托板所含水份蒸发，使玻璃液保持在蒸气的上面。通过玻璃与含水托板的滑动摩擦，使玻璃保持动态稳定，并且处于摊平状态，再以适当方法加张力使其连续拉伸成形。气垫悬浮成形工艺原理见图1。由于玻璃与托板之间有蒸气，所以传热极小。同时，由于玻璃内部的传热非常大，所以能够保持成形所需温度及其均匀性，可以非平衡迅速成形(与锡浮法相比)。由于玻璃的上下表面都与气体接触，所以依靠玻璃表面张力达到平滑，得到所谓火抛光面。图1气垫悬浮成形工艺原理气垫悬浮成形技术的气垫气体和支承体材料：气垫悬浮玻璃成形工艺的气垫气体和支撑体材料由形成气垫的方式及结构所决定。采用周向移动支承体结构或轧制辊结构时，气垫气体和支承体材料的选用情况为：（1）采用蒸气作为气垫气体，所谓蒸气浮法是向支承体上供给熔融状玻璃液，连续形成板玻璃的方法。该支承体内部含有液体，支承体内部的液体在常温附近不出现气体，至少在玻璃转变点以上温度形成气体。一般都采用水作该液体，但是并不局限于水，常温中是液体的各种有机、无机物质都可以使用。但是从向支承体供给等操作性出发，应是融点在40℃以下，大气压下沸点为50～500℃，最好是300℃以下，另外在200℃以上不分解，稳定的不燃物质。（2）采用多孔亲水性石墨作为支承体材料，支承体的结构可以使用多孔质体或者纤维体。使用多孔质体时，最好是贯通孔。另外多孔质体表面有5mm以下，最好是100mm以下孔径的微细孔。支承体最好采用与蒸气膜形成剂亲和性高的材料。所以选取有贯通孔的多孔亲水性石墨作为支承体的材料。

相对气垫悬浮玻璃成形工艺而言，锡槽浮法工艺存在以下不足：（1）锡液的温度控制严格，锡槽浮法是使玻璃带浮在热传导率高于玻璃的锡液上成形，因此接收的热多，不仅需要消耗大量能源，且受锡液的温度影响大，对锡液的温度控制需要非常严格。（2）成形时间长，冷却时为了减小玻璃带表面和内部的温差，必须将锡液的温度严格控制在玻璃的温度附近的同时对玻璃带进行冷却。这样不仅冷却缓慢，还需要很长的锡槽，延长了成形时间。（3）投资较大，浮法生产需要使用大量的锡，为了防止锡液氧化，需要用氢等还原性气氛进行保护；为了解决热平衡等问题，不得不使用大型设备；需要大量投资来解决这些问题。（4）锡液影响制品表面质量，锡液会浸入与玻璃接触面，产生沾锡等制品质量缺陷；另外，锡液在轻微的地震所产生的摇动，对生产将产生较大的破洞，影响制品质量的稳定。气垫悬浮成形工艺有效地克服了锡槽浮法工艺的不足。发展情况：正像小岛弦的文章结尾所说：蒸气浮法是正在开发的技术，其开发、完成需要一定的资源，当然也存在一定的风险。相信在产业和科研院校共同努力下，蒸气浮法有望成为实际有用的技术。日本企业是否研究成功，笔者未找